Опора шарошечного долота

/22, 1978. 00 г.1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) описдние изо МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 23,04.93. Бюл. М 15 (71) Уфимский нефтяно (72) А,Н.Попов, Ю.Г,М А,В.Торгашов и А,А,Ло (56) Авторское свидетел М 622960, кл, Е 21 В 10 54) ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА57) Использование: шарошечные долотадля бурения скважин. Сущность; имеетсяразрезное упорное кольцо 7, установленное 810468 А 1 на цапфе 1 между распорным кольцом 5 и упором цапфы, На набегающем конце кольца 7 закреплен стопор 8, который расположен в гнезде 10. Распорное кольцо 5 по наружной поверхности выполнено в виде плоской и конической поверхностей, угол между образующими которых в продольном сечении кольца находится в пределах 140- 150, Уплотнительный узел установлен с возможностью радиального перемещения. При работе повышается долговечность опоры за счет самоустановки уплотнительного узла. 3 ил.Изобретение относится к породораэрушающему буровому инструменту, а именнок шарошечным долотам для бурения скважин.Целью изобретения является повышение долговечности опоры за счет самоустановки уплотнительного узла,На фиг.1 изображена предлагаемаяопора шарошечного долота для повышенных частот вращения; на фиг,2 - уплотнительный узел, смонтированный на цапфе всостоянии, когда шарошка еще не установлена; на фиг.З - графики зависимости относительной силы прижатия уплотнительногокольца к шарашке от величины угла междуобразующими плоской и конической поверхностями в продольном сечении распорногокольца.Опора включает цапфу 1 с буртом лапы. 2, шарошху 3, подшипник 4 и уплотнительный узел, состоящий из жесткого распорного кольца 5 и эластичного уплотнительногокольца 6, Осевое перемещение уплотнительного узла относительно цапфы ограни"чено плоским разрезным упорным кольцом7, на набегающем конце которого имеетсястопор 8, На цапфе выполнена проточка 9,боковая поверхность которой служит упоромдля разрезного упорного кольца, и просверлено гнездо 10 для размещения стопора 8.Плоская поверхность 11 и коническая поверхность 12 образуют в продольном сечении тупой угол а (см. фиг.2). При сборкеуплотнительное кольцо 6 контактирует с поверхностями 11 и 12, а также с торцом бурта2 без зазора, Тогда величина и обеспечиваетнеобходимый натяг, аналогичный радиальному сжатию уплотнительного кольца вопорах типа АУ, при сборке шарошки, Относительная величина натяга равна (в %)Ьо = - 100,Ь(1) б где б - диаметр сечения уплотнительного кольца.Опора шарошечного долота работаетследующим образом. В процессе перекатывания шарошки 3 по забою скважины с угловой скоростью в (см. фиг.1) уплотнител ьный узел удерживается от вращения силами трения уплотнительного кольца 6 о торец бурта 2, жесткого распорного кольца о торец разрезного упорного кольца 7, которое удерживается от вращения стопором 8.При этом цилиндрическая поверхность шарошки скользит относительно контактирующей с ней поверхности уплотнительного . кольца 6 как при вращательном, так и припоступательном относительно цапфы дви жении. В случае радиального смещения шарошки 3 вместе с ней перемещаются распорное кольцо 5 и уплотнительное кольцо 6 в пределах зазора д, Это обеспечивает самоустановку.уплотнительного узла и исключает локальный износ его элементов,При обосновании угла а было поставлено условие, чтобы при одинаковом натяге в предлагаемой опоре и в опоре АУ были одинаковы и силы прижатия уплотнительного кольца 6 к цилиндрической поверхности шарошки. С этой целью были изучены зависимости сил прижатия уплотнительного кольца от угла а. Обобщенные результаты 15 изучения приведены на фиг.З. В качествевыходного параметра принята относительная сила прижатия Ео, равная(2) Ео = Е/Ес,уплотнительного кольца, чтов конечном счете, обеспечивает более высокую долговечность уплотнительного узла и опоры в. целом,в том числе при повышенных часто 50 тах вращения долот и, следовательно, улучшение показателей бурения скважин, Формула изобретения Опора шарошечного долота, .содержа 55 щая расположенный между шарошкой и цапфой уплотнительный узел в виде жесткого распорного кольца с вогнутой наружной поверхностью и уплотнительного кольца,20где Е - сила прижатия уплотнительного кольца к шарошке при заданных аи ЬыЕ - сила прижатия уплотнительногокольца к шарошке при том же Ь, но размещенного между цилиндрическими поверх. ностями шарошки и цапфы.Сплошными линиями изображена зависимость Е от а при Ь = 15%, а пунктирными - при Ьо = 7,5%, Верхние кривые получены 30 при нагружении, а нижние при разгрузке.Абсциссы точек пересечения зависимостей Е от а при Ь = 15% с прямой Е = 1 соответствуют искомым значениями угла а, т.е.оптимальное значение его лежит в диапазо не 145-150. В процессе изнашивания уплотнительного кольца происходит его разгрузка, но поставленное условие не нарушается. Это следует иэ того. что зависимость Ео от а при Ьо = 7,5% пересекается с 40 прямой Е = 1 в том же диапазоне изменения угла а.Таким образом, в предлагаемой опореобеспечен одинаковый с серийной запас материала уплотнения на износ при одинаковом нагружении уплотнительного кольца, а эа счет самоустановки уплотнительного узла существенно улучшены условия работы1810468 ЮО градус 4 В Составитель А. Скалунов Редактор Е, Полионова Тех ред М.Моргентал , Корректор Л, Пилипенкоказ 1425 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 установленного с возможностью взаимодействия с внутренней цилиндрической поверхностью шарошки, торцом бурта лапы и наружной поверхностью распорного кольца, и элемент для ограничения осевого перемещения уплотнительного узла, о т л ич а ю щ а я с я тем; что, с целью повышения долговечности опоры за счет самоустановки уплотнительного узла, элемент для ограничения осевого перемещения уплотнительного узла выполнен в виде разрезного упорного кольца, установленного на цапфе с возможностью взаимодействия с распор3" ным кольцом и с упором, выполненным на цапфе параллельно торцу бурта лапы и стопора, закрепленного на набегающем конце разрезного упорного кольца и расположен ного в гнезде, выполненном на боковой поверхности цапфы, а распорное кольцо на наружной поверхности выполнено в виде плоской и конической поверхностей, угол между образующими которых в продоль ном сечении кольца находится в пределах145 - 150 О, причем уплотнительный узел установлен с возможностью радиального перемещения,